基于稀释波导的InP衬底上高耦合效率、低偏振敏感度1.55μm波长光纤-波导耦合器

研究了一种用于边入射型探测器的InP基高效光纤-波导耦合器.它由10个周期的未掺杂120nm InP/80nm InGaAsP(1.05μm带隙)多层膜组成的稀释波导构成.采用半矢量三维束传播(BPM)方法以及中心差分格式,模拟了不同条件下的光纤-波导耦合效率,从而得到了最优耦合条件.对于TE偏振和TM偏振模,计算所得到的最高耦合效率分别为94%和92%.同时,计算表明,此类基于稀释波导的光纤-波导耦合器具有高偏振不敏感性,偏振敏感度低于0.1dB.     

用于单片集成的InP阵列波导光栅设计和制备

InP 阵列波导光栅(AWG)是InP 基单片多波长转换器中的重要单元。采用深脊型波导结构,设计了一种10通道、通道间隔200GHZ(1.6nm)的偏振无关型InP基阵列波导光栅。采用外延技术、光刻、感应耦合等离子体刻蚀技术等在实验室制造出了这种AWG。经过测试,插入损耗约为-8dB,串扰小于-17dB,中心通道和旁边通道的通道均匀性基本上在3dB左右。     

Y波导集成光学器件的耦合技术

Y波导集成光学器件的插入损耗和偏振串音是其主要的性能参数之一。分析了Y波导集成光学器件的保偏光纤-波导耦合状态与插入损耗和偏振串音的关系,并采用耦合技术制作出性能参数优良的器件。     

硅基波导光栅耦合器与波导传输损耗的研究

对硅(Si)基波导光栅耦合器的设计与耦合性能进 行了研究。采用本征模展开法对光栅耦合器进行设计与 优化,通过实验测量了光栅的耦合性能,并对均匀光栅、自聚焦光栅和反射光栅等3种光栅 耦合器的耦合 性能进行了比较,耦合效率分别达到了达到47.86、56. 36和48.98%,自聚焦光栅可以有效改善光纤到 光纤的传输效果,耦合效率提高了8.5%。通过实验测量了基于耦合光 栅技术的Si基条形波导和槽型波导的 传输损耗,结果显示,条形波导和槽型波导的传输损耗分别为2.34d B/cm和6.31dB/mm。     

光纤耦合波导器件中光波导深度的研究

声光波导光开关可以作为高速光通信网络中的开关器件,其中光纤-器件对接耦合损耗大是影响其性能的主要因素.从光波导模场椭圆度和不对称度对模场失配引起的耦合损耗出发,计算Ti:LiNbO3波导与光纤耦合损耗最小时对应的最佳Ti离子扩散深度.分析得到不同切型的Ti:LiNbO3,波导中扩散深度、光纤模场半径对耦合损耗的影响.结果表明,y切Ti:LiNbO3波导耦合损耗约为z切波导的3倍.研究结果为共面型声光波导调制器中光波导制作参数的设计提供帮助.     

波导耦合回音壁模式光学微球腔结构耦合特性分析

提出了一种耦合微球和波导系统的有效方法,并在数值和实验上进行了论证.为了研究微球腔和波导系统的耦合特性,首先通过耦合模理论研究了这个系统的2D模型.通过有限时域差分法设计了一个数值仿真系统.在快速傅里叶变换(FFT)处理样本数据后,得到了波长范围从600 nm到1 000 nm的相对强度谱曲线和传输谱曲线.在实验中,采用熔融单模光纤顶端的方法制得了石英材料微球腔.采用热拉技术制得了锥形光纤,用来作为激发微球腔中回音壁模式的波导.测试了这个微球腔-锥形光纤耦合系统,通过优化微球腔与锥形光纤的相对位置得到其品质因数高达2.3×106,耦合效率高达92.5%.这些耦合特性可以很好地用理论结果解释.这些特性表明了其在实际微腔传感和微型激光器中极具潜力.     

基于端面耦合的InP基激光器/硅光波导混合集成技术研究

针对硅光子集成回路缺少实用化光源的问题,提出了一种1.55μm波段InP基FP激光器芯片、InP基PIN光电探测器芯片与硅光波导芯片集成模块的设计与制备方法。使用CMOS工艺兼容的硅光无源器件制备工艺,设计并制备了倒拉锥型端面耦合器,与锥形透镜光纤耦合效率为36.7%。采用微组装对准技术将激光器芯片与硅波导芯片耦合、UV固化胶固化后耦合效率为35.8%,1 dB耦合对准容差横向为1.2μm,纵向为0.95μm。     

InP/InGaAsP脊波导的单模特性与偏振特性研究

以InP/InGaAsP脊形波导结构为研究对象,采用有限元算法(FEM),系统地仿真分析了在固定芯层厚度的情况下,不同脊高和脊宽条件下脊形波导的单模特性和偏振特性.在芯层厚度一定的情况下,脊宽越窄,刻蚀深度越浅,波导的传输模式越接近单模.在深刻蚀情况下,脊波导模双折射系数受到脊宽的影响较大,波导的偏振不敏感性较差;在浅刻蚀情况下,模双折射系数(△n=nTE-nTM)受到脊宽和脊高的影响较为微弱,稳定在1.2×10-3.相关仿真和分析为基于InP/InGaAsP脊波导的光电子器件的结构设计提供了一定的理论支持.     

保偏光纤环与Y波导芯片直接耦合技术研究

光纤陀螺光路结构中,Y波导器件与保偏光纤环通过尾纤熔接的方式连接形成闭合回路来敏感系统相对惯性空间的转动信息,而熔接点引入的偏振交叉耦合以及背向反射是制约光纤陀螺测量精度进一步提高的主要因素.为此,提出了一种实现保偏光纤环与Y波导芯片直接耦合的方法,并制作了两者直接耦合的敏感环光路.经实验测试,光路中Y波导器件的插入损耗典型值为2.7 dB,分光比优于48/52～52/48,偏振串音优于-30 dB,性能指标与常规的Y波导器件相当.该光路模块理论上有利于减小光纤陀螺系统噪声和提高测量精度.     

基于谐振波导光栅的偏振选择广角光探测器(英文)

高性能偏振选择型光探测器是偏振检测系统中不可或缺的一部分。提出了一种由硅基谐振波导光栅和InP/InGaAs PIN光探测器混合集成的光探测器结构。利用严格耦合波分析方法设计了硅基谐振波导光栅结构,利用时域有限差分法优化了该混合集成光探测器的结构参数。数值仿真结果表明该光探测器在宽带范围内具有高量子效率、较大入射角容差及偏振选择性。该器件可以应用于偏振敏感系统中。     

基于silica波导光栅的单纤三向器的混合集成研究

通过有源实时监控系统,采用手动和自动相结合的方法,将光纤、silica基阵列波导光栅(AWG)、1310nm激光器(LD)平台和1490nm、1550nm探测器(PD)平台用紫外固化胶混合集成为一新型单纤三向器。在耦合集成过程中,LD在15mA偏置电流下,三向器的上行出纤功率大约为-4dBm,LD和波导的耦合效率大约40%;当三向器输入1550nm光功率为1mW,PD在2.6V反向偏压下,下行输出光电流大约为76μA,波导和PD的耦合效率大约为42%。三向器中采用了对管PD集成方法。     

增强现实显示的偏振不敏感光栅波导研究

一般的光栅波导式头戴显示器因偏振敏感不能同时使用横电（TE）偏振光和横磁（TM）偏振光进行成像显示。为解决该问题,基于遗传算法与严格耦合波分析法提出了一种偏振不敏感光栅的设计方法。制作了偏振不敏感的光栅波导,进行了光栅波导的衍射效率测量实验。该光栅工作波长为532 nm。耦入光栅对TE偏振光的平均衍射效率从6.1%提高到了21.0%,对TM偏振光的平均衍射效率从13.7%提高到了40.5%,对非偏振光的平均衍射效率从9.9%提高到了30.7%。耦出光栅对TE偏振光的平均衍射效率从3.1%提高到了12.1%,对TM偏振光的平均衍射效率从0.8%提高到了10.7%,对非偏振光的平均衍射效率从1.9%提高到了11.4%。搭建了显示系统样机,测试表明显示效果清晰明亮。实现了30°×22°的大视场角,验证了偏振不敏感光栅波导设计方法和非偏振图像源在增强现实领域的可用性,为波导型增强现实系统的研究与发展提供一定的指导作用。     

InP基稀释光波导特性分析

从InP基稀释光波导的基本模型出发,利用有限差分波束传播（FD-BPM）算法,推导了InP基稀释光波导的有效折射率,对其进行了数值计算;根据光传输损耗方程,分析了稀释波导传输损耗产生的原因;对稀释光波导中TE/TM模式传输进行了详细的数值分析和模拟计算,并分析了其模场分布曲线。     

Ti:LiNbO_3波导相位调制器实验研究

本文全面介绍Ti:LiNbO_3波导相位调制器的主要设计参数,详细阐述相位调制器有关性能的测量方法,并扼要说明波导制作和测试结果。试验研究实现了光纤对波导的耦合,并用金属壳体封装。试验测量光纤-波导-光纤插入损耗3.8dB,半波电压7V,调制深度83%     

离子束辅助沉积真空镀膜技术制备阵列波导光栅波导材料

采用离子束辅助沉积(IBAD)真空镀膜技术制备阵列波导光栅(AWG)波导材料。以固体石英玻璃材料作为衬底,采用离子束辅助沉积真空镀膜制备SiO2膜层,以实现偏振不敏感的阵列波导光栅。实验表明器件的偏振相关性大大改善,其双折射B约为1.4077×10-5,远小于二氧化硅-硅基波导结构阵列波导光栅的双折射B=2×10-4。器件的热稳定性也得以改善,当工作环境的温度变化范围为-10~70℃时,采用此方法研制的阵列波导光栅最大波长漂移为1.144 nm,小于普通的二氧化硅-硅基波导结构阵列波导光栅的波长漂移1.368 nm。     

自聚焦平板波导透镜及其应用

介绍了一种新颖的自聚焦平板波导透镜(SPWL),利用几何光学方法分析了它的光学特性,得出其传输矩阵,并进行了特殊的结构设计.介绍了实际制备这种透镜的工艺过程,并给出了光纤输出光束经1/4节距的自聚焦平板波导透镜之后输出的近场和远场光斑图,测试结果表明自聚焦平板波导透镜输出近场光斑在x-z平面内束宽为1 153.3μm,与根据传输矩阵计算得出的束宽1 153.2 μm相符;最后介绍了自聚焦平板波导透镜的三种应用实例:LD阵列和光纤的耦合、SOA与单模光纤的耦合、光功率分束器和直波导阵列波导光栅.     

飞秒激光刻写z切LiNbO3晶体形成通道光波导

在z切LiNbO3晶体上进行飞秒激光刻写通道光波导的实验研究.利用光学显微镜研究了光波导的微观结构;在633 nm波长下,端面耦合得到光波导的近场光强分布,波导区为飞秒激光聚焦的区域,TE和TM偏振下都形成了光波导模.研究了激光扫描速度和脉冲能量对刻写质量的影响,结果发现,激光脉冲能量在2.0μJ左右、扫描速度在0.6...     

光波导-单模光纤的直接耦合

实现光波导－单模光纤的耦合是各种集成光学器件从实验室走向实用化的关键，耦合效率的高低直接影响到各种集成光学产品的性能。本文在分析影响耦合效率的主要因素的基础上，对现有的几种光波导－光纤耦合方式作了进上步的分析和比较。     

聚合物波导光栅耦合器的衍射场仿真

为了实现横截面尺寸为50 m50 m的聚硅氧烷聚合物光波导的耦合转向问题,设计了一种表面覆盖高折射率包层的多层蚀刻光栅耦合器。首先,分析了影响聚合物波导光栅耦合器耦合效率的结构因素;然后,采用在光栅表面蚀刻高折射率层的方法,提高了聚合物波导光栅耦合器的耦合效率;接着,对不同的周期（范围:100~4 000 nm）和不同的蚀刻深度（范围:0~50 000 nm）进行排列组合,形成不同的光栅结构,基于时域有限差分法编写程序,遍历所有情况,得到不同光栅结构下的光场情况以及其耦合效率,找到使耦合效率最大的周期以及蚀刻深度。最后,设计了多层蚀刻的光栅耦合器,进一步提高耦合效率。当蚀刻深度为5 000 nm,光栅周期为2 600 nm时,带高折射率层的聚硅氧烷聚合物光波导均匀光栅耦合器的耦合效率达到最大,为17.2%。采用多层蚀刻的方式,对结构进行优化,其耦合效率能达到37.4%。为聚硅氧烷聚合物光波导在光互连中的实际应用提供了理论依据。     

BCB/InP基宽带低损耗共面波导微波传输线

面向高速行波电吸收(EA)调制器的需要,设计并制作了基于苯并环丁烯(BCB)聚合物/InP衬底的宽带(0～40 GHz)、低损耗微波共面波导传输线.对共面波导结构开展仿真设计,分别对BCB材料厚度、InP衬底导电率和信号电极宽度等关键参数进行了优化.结果表明,当设计的BCB膜厚为4 μm、InP衬底导电率小于0.002(Ω·cm)-1和信号线宽度为84μm时,微波传输性能可达最优.在此基础上,采用电阻率为108Ω·cm的半绝缘(SI)InP衬底、涂覆4μm BCB薄膜,制作出0～40 GHz范围内微波损耗小于0.5 dB/mm的共面波导传输线.